量子計(jì)算的革命什么時(shí)候開(kāi)始的

5G的話題依然很熱烈，雖然至今仍沒(méi)有一個(gè)國(guó)家或者地區(qū)完全普及5G商用，但是它給人的偉大愿景，早已勝過(guò)了歷史任何一次技術(shù)革命帶來(lái)的喜悅。有科學(xué)家甚至這樣說(shuō)：“區(qū)塊鏈的運(yùn)用，比電力技術(shù)的發(fā)明帶來(lái)的影響力還要大。”

我完全可以感受到，人們對(duì)科技是這樣的饑渴。

在對(duì)5G暢想的同時(shí)，另一項(xiàng)“同樣可以顛覆世界”的科技進(jìn)入了人們的視野——量子計(jì)算。它同樣給人無(wú)限的遐想，對(duì)未來(lái)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5G、區(qū)塊鏈等技術(shù)帶來(lái)的影響，就連華為總裁任正非都這樣評(píng)價(jià)過(guò)，在量子計(jì)算面前，區(qū)塊鏈技術(shù)不值一提。

量子計(jì)算

在全世界人都在爭(zhēng)搶5G成果的之時(shí)，我國(guó)量子計(jì)算技術(shù)一下被全球精英們盯上了。比如，今年2月份，來(lái)自《朝日新聞》的報(bào)道稱，使用量子力學(xué)原理，成功實(shí)現(xiàn)世界上第一例量子通信衛(wèi)星的中國(guó)杰出物理學(xué)者潘建偉沒(méi)有得到美國(guó)政府提供的簽證，沒(méi)能參加2月17日在美國(guó)華盛頓舉辦的學(xué)術(shù)交流會(huì)。

為什么？原因很簡(jiǎn)單，如我上文所說(shuō)的，量子計(jì)算遠(yuǎn)比5G帶來(lái)的影響要大得多，大家都想從這項(xiàng)技術(shù)中分到它的份額。

量子計(jì)算到底有多牛？

我們對(duì)比一下5G便可知曉。5G號(hào)稱速度比4G塊百倍，而量子計(jì)算的速度比5G要快百萬(wàn)倍。2019年11月6日下午4點(diǎn)，華為在深圳總部舉行與任正非咖啡對(duì)話。任正非提及到，世界上現(xiàn)在最安全的密碼鑰匙，如果用現(xiàn)在的超級(jí)計(jì)算機(jī)去破譯，需要幾十萬(wàn)年才能破解，但是如果量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，不用幾秒鐘就把幾百萬(wàn)年破譯不了的密碼鑰匙破譯完成。

另外據(jù)中國(guó)量子之父潘建偉介紹，量子計(jì)算的能力是隨著比特?cái)?shù)呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)，萬(wàn)億次經(jīng)典計(jì)算機(jī)分解300位的大數(shù)需150000年，利用萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)只需要1秒；求解一個(gè)億億變量的方程組，利用億億次的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算及需要100年，利用萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)只需要0.01秒。

由此，我們可以想象量子計(jì)算技術(shù)到底有多厲害了。

量子計(jì)算到底是啥？

我們先看一下量子計(jì)算的原理。世界上有一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦對(duì)此也感到困惑，他給它取了一個(gè)絕對(duì)不科學(xué)的名字——“遠(yuǎn)處的怪異行為”，這個(gè)奇怪的宇宙現(xiàn)象，通常被稱為“量子糾纏”。

量子糾纏現(xiàn)象完全顛覆了愛(ài)因斯坦的所有解析，愛(ài)因斯坦認(rèn)為即使尺度再小的物質(zhì)，也必須通過(guò)光、能量、波等來(lái)傳遞信息，但在量子糾纏領(lǐng)域里并非如此——兩個(gè)亞原子粒子以某種方式鏈接在一起，即使兩個(gè)粒子相距遙遠(yuǎn)，當(dāng)更改一個(gè)原子時(shí)，另一個(gè)原子也立刻跟著被更改。

量子計(jì)算機(jī)就是利用這一超自然原理研究而成。到目前為止，兩個(gè)糾纏的粒子之間的最遠(yuǎn)距離約1400公里，這一項(xiàng)記錄是由中國(guó)量子科學(xué)家潘建偉創(chuàng)造，將地面上粒子與近地軌道上飛行“墨子號(hào)”衛(wèi)星上粒子產(chǎn)生糾纏。

潘建偉甚至做過(guò)這樣的假設(shè)，如果量子原理利用到了如火純情的地步，可以實(shí)現(xiàn)如孫悟空那樣的“瞬間變換”，比如，你廣西的家里有一條鑰匙，忘了帶，而你現(xiàn)在在北京，急需要這條鑰匙開(kāi)門怎么辦？可以使用量子糾纏技術(shù)，讓遠(yuǎn)在廣西的鑰匙變到北京。

說(shuō)到這里，我已經(jīng)無(wú)法想象量子技術(shù)的未來(lái)到底有多厲害，它甚至超越了光、能量傳播等原理的約束，自成一派的實(shí)現(xiàn)生活中各種沒(méi)法做到的事情。

如果運(yùn)用到物流會(huì)是怎么樣呢？

它甚至不用運(yùn)輸車，屆時(shí)，什么居于5G技術(shù)基礎(chǔ)上的自動(dòng)駕駛都不值一提，直接做量子干擾，就可以把一堆無(wú)知瞬間變到一個(gè)遙遠(yuǎn)的地方，包括宇宙其他星球。那么，星際旅行還是問(wèn)題嗎？

我國(guó)量子研究進(jìn)展到什么情況

近年來(lái)，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在量子信息技術(shù)領(lǐng)域取得了一系列世人矚目的科研成果，實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)量子信息技術(shù)領(lǐng)跑世界”。近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星以及德國(guó)和荷蘭的科學(xué)家合作，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了20光子輸入6060模式干涉線路的玻色取樣量子計(jì)算，輸出了復(fù)雜度相當(dāng)于48個(gè)量子比特的希爾伯特態(tài)空間，其維數(shù)高達(dá)三百七十萬(wàn)億。論文以“編輯推薦”形式近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》。

浙江大學(xué)、中科院物理所、中科院自動(dòng)化所、北京計(jì)算科學(xué)研究中心等國(guó)內(nèi)單位組成的團(tuán)隊(duì)日前通力合作，開(kāi)發(fā)出具有20個(gè)超導(dǎo)量子比特的量子芯片，并成功操控其實(shí)現(xiàn)全局糾纏，刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特?cái)?shù)目的世界紀(jì)錄。這一進(jìn)展8月9日發(fā)表于美國(guó)《科學(xué)》雜志。

好了，我們來(lái)說(shuō)一下量子計(jì)算分風(fēng)口到底有多大。

量子計(jì)算并并簡(jiǎn)單的把它看成一個(gè)技術(shù)，它代表的是一次生產(chǎn)方式的革新。正如前面所提到的，它的速度，以及特性，都是前所未有的。它不僅解決算法上的局限，還可以在傳輸上有絕對(duì)的安全性。比如郵件傳輸，你沒(méi)法進(jìn)行篡改，畢竟量子糾纏的特性是，兩個(gè)量子之間相互干擾，做出相同的動(dòng)作，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可以改變這一性質(zhì)的力量或者方式。

相對(duì)于5G來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算不僅僅是上一個(gè)臺(tái)階這么簡(jiǎn)單，而是從本質(zhì)上改變了之前的所有算法方式，再也不是0101代碼的算法，而是另外一種我們沒(méi)見(jiàn)過(guò)的算法。

目前，各個(gè)國(guó)家都在搶占這個(gè)技術(shù)風(fēng)口，我國(guó)起步雖然晚了點(diǎn)，但是憑借潘建偉等一批頂級(jí)科學(xué)家的努力，目前我國(guó)的量子計(jì)算已經(jīng)領(lǐng)先于其他國(guó)家。比如，阿里巴巴達(dá)摩院已著手量子計(jì)算系統(tǒng)和超導(dǎo)量子芯片的研發(fā)；今年3月，百度也宣布成立量子計(jì)算研究所；騰訊亦開(kāi)始人才布局。國(guó)內(nèi)量子計(jì)算領(lǐng)域或迎來(lái)“黃金發(fā)展期”。

讓我們一起期待那一刻的到來(lái)，為量子計(jì)算的科學(xué)家點(diǎn)贊加油。

責(zé)任編輯：ct